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摘要根据沥青路面破坏路段交通量调查分析发现车辆严重超载是造成

发布时间:2019-07-26 17:37 来源:未知 编辑:admin

  摘要根据沥青路面破坏路段交通量调查分析发现车辆严重超载是造成沥青路面产生早期损坏的一个重要原因。高速度、大吨位是交通运输必然的发展趋势 因此有必要适当提高轴限及建立重载交通沥青路面设计方法。根据现场调查和室内试验得到了轮胎接地半径和接地压强与轴重的关系 再结合图式 建立了重载沥青路面荷载作用图式。基

  摘要根据沥青路面破坏路段交通量调查分析发现车辆严重超载是造成沥青路面产生早期损坏的一个重要原因。高速度、大吨位是交通运输必然的发展趋势 因此有必要适当提高轴限及建立重载交通沥青路面设计方法。根据现场调查和室内试验得到了轮胎接地半径和接地压强与轴重的关系 再结合图式 建立了重载沥青路面荷载作用图式。基于该图式用传递矩阵法对重载沥青路面典型结构进行了应力分析 证明在重载车辆作用下基层和底基层底部的拉应力会超过 为劈裂强度 材料非线性不能忽略。根据多条路的轴重调查 并参考国外的轴载标准 建议重载沥青路面设计标准轴重取 。发现轴重与路表弯沉、基层底部拉应力、底基层底部拉应力和土基顶面压应变间均存在幂指数关系 并得到了考虑材料非线性的重载交通沥青路面弯沉、整体性结构层层底拉应力、土基顶面压应变和车辙的轴载等效换算指数。对重载沥青路面设计指标、交通参数、材料设计参数等进一步研究 系统地提出了重载沥青路面的设计方法。最后 根据系统的功能需求提出基于 混合编程思路确立了系统界面设计的原则 编制完成了《重载沥青路面设计系统》 并进行了系统的测试工作 证明了系统的可靠性和健壮性。关键词 重载沥青路面设计方法标准轴载轴载换算 论文独创性声明本人声明本人所呈交的学位论文是在导师的指导下 独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外 对论文的研究做出重要贡献的个人和集体 均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名 月踟日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时 署名单位仍然为长安大学。 保密的论文在解密后应遵守此规定 蝴阳日长安大学工程硕士学位论文课题的提出第一章绪论据对沥青路面的使用情况调查来看 相当一部分沥青路面在通车时间不长就出现了较多的裂缝、车辙、拥包、表面松散、剥落和坑洞等早期损坏 路面使用性能衰减过快 使用寿命大大缩短 远远达不到设计使用年限。个别破坏严重的路段不得不进行修复 造成较大的经济损失和不良的社会影响。根据破坏路段交通量调查分析发现 车辆严重超载是造成沥青路面早期破坏的一个重要原因。尽管近期已经加强了对重载、超载运输的管理 而且也取得了明显的成效 但由于经济利益的驱动以及监控管理的局限性 车辆超载远没有完全杜绝。另外 高速度、大吨位是世界范围内交通运输发展的趋势。德国、法国、伊朗、西班牙等国早已将单轴轴限提高到 。随着我国公路运输日益繁荣 适当提高轴限以提高效益也成为必要。我国现行路面设计方法均是以常规荷载为依据的 仅适用于轴重 以下的情况 轴重大于 《沥青路面设计规范》以后简称设计规范 尚未提及 将现行方法用于超载路面设计 从工程结构的安全性而言是不能容许的 使工程设计存在盲目性 成为导致许多路面早期破坏的主要原因之一。因此 有必要建立适用于超重载道路的路面设计方法。由于轴载的不同 造成普通沥青路面和重载沥青路面的设计在以下几个方面存在差异 荷载作用图式。当轴载为 现在采用的荷载作用图式是双圆均布荷载两个圆心的距离为半径的 而且车轮与路面的接触压力等于轮胎充气压力。但当轴载超过甚至达到 荷载图式肯定会有所变化不能简单套用现有的标准图式。 轴载等效换算。规范【 】明确规定 现在的轴载等效换算公式仅适于 以下轴载。对 以上轴载的等效换算尚需进一步研究。 设计标准。普通沥青路面以路表弯沉为设计指标 以整体性结构层的层底拉应力为验算指标 并没有车辙指标。但前已述及 车辙是重载沥青路面的典型病害之一。因此 重载沥青路面设计指标不能完全套用普通沥青路面的设计指标。 材料性质第一章绪论在标准轴载作用下 路面中的应力较小 路面材料基本处于弹性阶段。但当轴载很大时 路面材料有可能进入非线性阶段 非线性的影响可能非常显著。 重载沥青路面设计方法存在的问题国内外许多学者在柔性路面静力响应分析、柔性路面动力响应分析和重载沥青路面设计方法和材料研究三方面均进行了大量研究 并获得了丰富的成果。但在重载沥青路面设计方法方面还存在一些问题亟待解决。 重载车辆轮胎轮迹和轮胎接地压力测试。现在国内的学者多数采用比利时方法中轮胎接地压力和面积与轴重的关系式。但我国的车辆超载和国外的有很大差异 不能直接套用该关系式。 在轴载换算方法中 绝大多数学者均没有考虑材料非线性 至少都不完善 而且典型结构的建立不具代表性。 绝大多数学者仅采用路表弯沉、整体性结构层层底弯拉应力作为设计标准 车辙虽然考虑 但很不完善 即缺乏控制车辙的设计指标 这与车辙是重载沥青路面的典型病害之一很不协调。 车辆荷载实际上是以一定速度行驶的移动荷载 移动重载车辆作用下柔性路面动力响应分析和测试还是空白。 研究内容及技术路线 研究的主要内容本文主要是结合对山东、江苏等地几条典型重载道路的轴重测试和调查进行研究的 对以下主要内容进行研究 重载交通沥青路面荷载应力分析 重载交通沥青路面标准轴载和设计标准 重载交通沥青路面轴载换算方法 重载交通沥青路面结构设计方法 重载交通沥青路面设计系统开发。 本文研究的技术路线 在重载道路路面结构设计时 建议根据试验测得的轮胎接地半径和接地压强 长安大学工程硕士学位论文与轴重的关系研究荷载作用图式 并用传递矩阵法对重载沥青路面的荷载应力进行分析。 根据现场轴重调查结果确定重载沥青路面设计时的标准轴载 建议采用包括路表弯沉、整体性结构层层底拉应力和土基顶面压应变等在内的多指标体系进行重载沥青路面设计。 充分考虑土基和路面材料的非线性 对重载沥青路面典型结构进行应力分析 回归得到轴重与路表弯沉、整体性结构层层底拉应力和土基项面压应变等指标间存在的函数关系 进而基于以上多个指标进行轴载等效换算。 在荷载图式、应力分析、破坏机理、轴载换算等研究的基础上 对重载沥青路面设计参数、设计指标、结构组合设计等进一步研究 系统地提出重载沥青路面的设计方法。 在重载沥青路面设计理论和计算方法研究的基础上 提出系统的设计流程图。根据系统的功能需求 提出基于 混合编程思路确立系统界面设计的原则 编制《重载沥青路面设计系统》 并进行系统的测试工作。 第二章重载沥青路面静态荷载应力分析第二章重载沥青路面静态荷载应力分析 重载沥青路面荷载图式研究 问题的提出通过对山东、江苏等地几条典型重载道路的轴重测试和调查可知重载道路轴载分布范围大 很多轴重大于规范所规定的轴重上限。车辆轴重的提高 并非使用了特殊的大型运输车辆 而是由普通载货汽车盲目改造车身、使用高强轮胎达到。另外 在调查中通过向汽车司机询问 或者利用气压表对车辆现场测试 发现货车轮胎压力普遍超过 。对于轴载超过 的轮胎 胎压一般在 范围内。随着轴重的增加胎压也增大。胎压谱见图 胎压分布图由车辆构造原理可知随着轴重的增加 轮胎接地半径和面积也随之增加 但轮胎间距即荷载圆中心的距离不可能随超载程度的变化而改变。然而我国研究人员通常采用轴重提高 轮胎接地面积增加而胎压不变的方法来进行路面结构分析 这显然与重载道路上超重载车辆通过加大轮胎压强来保证轴重的增加是不相符的。以标准车型黄河 当超载轴重达到时按标准图式计算其接地因素 并与实际情况加以对比 见表 。由上表可知 按现有标准图式计算的结果和实际情况存在 定的误差。因此 用现有标准图式来进行路面结构设计不尽合理 有必要根据重载车辆与路面作用的特点提出符合实际情况的合理的荷载作用图式。 长安大学工程硕士学位论文表 标准图式与实际情况接地因素比较表方压 半径 面积 轮中心距 标准图式实际 重载沥青路面荷载图式规范【 】中所使用的计算荷载图式为双轮双圆、圆中心距等于 倍接地半径、接地压力为 的标准荷载图式。由重载车辆的作用特点可知 该计算荷载图式不能代表重载车辆对路面的作用。图 图式是当前路面设计规范中所使用的标准荷载图式 但实际上是不存在的 分析时起到对照和验证作用。图式 不同程度反映了超载时路面的受力状况由于非轴对称荷载力学计算的复杂性 布载仍采用了当量圆方法。各图式详细说明如下 图式图式 图式 图式图 计算加荷图式图中 一标准轴载的轮胎压强或接地压强 一重载车辆的轮胎接地压强 幽一标准轴载的荷载当量圆半径 一重载车辆的荷载当量圆半径。 图式 双轮双圆 圆中心距等于 倍接地半径 接地压力为 图式轮压和接地面积均随轴载的增加而增加 圆中心距保持不变。 图式 接地半径与圆中心距保持不变 轮压随轴重等比例增减。 第二章重载沥青路面静态荷载应力分析 图式 轮压与圆中心距保持不变 接地半径随轴重增加而增加。其中 图式最符合超重载车辆的实际情况 因为承担越重货物运输的车 统计上越有采用高压轮胎的趋势。关于轴重与胎压以及轮胎接地面积的关系问题 国内许多学者引入了比利时方法中的轮载与轮压、轮胎接地面积的经验公式。比利时方法中 所采用的标准轴载为 考虑了轮载的接地面积随轮胎性质和路面状况而异。高压胎与路面接触面积小 能承担较大的荷载 低压胎与路面接触面积大 故牵引力大 而且还受路面状况和冲击力的影响。所以该方法不像其它设计方法那样假定轮载增大而轮压基本不变 而是根据路上的实际调查得出以下统计公式 对主要道路 么一轮胎接地面积一每一个轮胎的荷载 为保证率达到的离差范围。在此公式基础上 再假定轮载 均匀分布在相当该接触面积的圆面积上 圆半径为 并求得接地压力 ’国内学者根据我国道路的实际情况采用如下公式 计算结果见下表 轮迹测试表明图式 完全符合我国重载车辆的荷载图式。但式 不太符合我国重载车辆的实际情况。经轮迹测试得出 当轴重为 及以下时 轮胎接地半径和压强可取为标准值 。当轴重为其它重量时轮胎接地半径和压强可以由以上各相应值内插获得。 长安大学工程硕士学位论文在以后的分析及超重载道路路面结构设计中 建议采用图式 和试验测得的轮胎接地半径和接地压强与轴重的关系作为研究的力学力图式和基本模型。 规范荷载图式与推荐力学图式的比较为比较推荐力学图式与原荷载力学图式的不同 现拟订如图 所示的路面结构 分别用两种计算图式计算该结构在各级轴载作用下的弯沉和最大弯拉应力值。计算结果如表 所示 由上表计算结果可绘出两种荷载图式下的弯沉、弯拉应力比较图 见图 计算路面结构表规范荷载图式与计算结果对比表规范图式建议图式轴重僻 面层基层底基层面层基层底基层

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